186395. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vörösiszap flokkulálására
3 186395 4 A találmány tárgya eljárás a Bayer-féle timföldgyártás lúgos feltárási körfolyamatában a vörösiszap flokkulálására. Timföld előállítására szinte mindenütt a Bayer-féle eljárást alkalmazzák. Nagy általánosságban elmondhatjuk, hogy ezt az eljárást szinte kizárólagosan vizes oldatokban hajtják végre oly módon, hogy bauxitot gőzzel fűtött autoklávokban erős bázissal — például nátronlúggal vagy mésszel — reagáltatják, ezáltal az alumínium-oxid oldható alumináttá alakul át. Ebben a műveleti lépésben jelentős mennyiségű oldhatatlan szenynyezőanyag képződik, illetve szabadul fel a bauxitból, és ezt a salakanyagot el kell távolítani a kinyerhető alumínium-oxid komponenstől. Ezeket a vas-oxidokat, nátrium-szilikátot, titán-oxidot és egyéb anyagokat tartalmazó maradékok általánosan a vörösiszap általában nagyon finom szemcsékből áll, amelyeket igen nehéz elkülöníteni. Viszont annak érdekében, hogy ez az elkülönítési lépés gazdaságos legyen, a vörösiszapot — amely általában az érc 10—50 súlyszázalékát alkotja — gyorsan és tisztán kell elkülöníteni az aluminát lúgtól. Ha az elkülönítés lassan történik, a kihozatal lényegesen csökken és az eljárás összhatékonysága romlik. Hasonlóképpen, ha az elválasztás nem tiszta, az aluminát formájában kapott timföld meglehetősen nyers és számos területen felhasználásra alkalmatlan lesz. A timföldben jelenlevő, a gyártási eljárásban végig megmaradó szenynyeződések nehézségeket okozhatnak számos olyan esetben, amikor valamilyen közeget, például vizes oldatot az alumináttal kezelünk, minthogy ilyenkor a szennyeződések idegen inaktív anyagként bekerülnek az illető közegbe. Például ha víz kezelésére viszonylag nagy mennyiségű szennyezőiszapot tartalmazó, alacsony tisztasági fokú aluminátot használunk, akkor a jelenlevő oldhatatlan szennyeződések közvetlenül zagy keletkezését eredményezik, mely zagy hajlamos a berendezések járatainak eltömítésére. Ugyanígy, ha a nyers nátrium-aluminát jelentős mennyiségű szennyeződést tartalmaz, az oldási problémákat meglehetősen nehéz leküzdeni, ha az aluminátot szilárd anyag formájában tápláljuk be. A fenti hátrányok kiküszöbölésére, továbbá a vöiösiszapnak a tömföldtől való elkülönítésének lényeges felgyorsítására és az alkotórészek tökéletesebb elválasztására a 3 390 959. sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetnek egy eljárást. Eszerint a vörösiszap flokkulálószereként akrilsav és akrilátok olyan homo- és kopolimerjeit használják, amelyek 20%-nál kisebb mennyiségben tartalmaznak más, etilénesen telítetlen, polimerizálható, poláris monomereket. Ezáltal a Bayer-féle eljárás összhatásfokának javulását érik el. A fenti szabadalmi leírásban ismertetik akrilsavnak vagy akrilátoknak etilénesen telítetlen monomerekkel alkotott kopolimerjeinek felhasználását a vörösiszap flokkulálására, de azt is megemlítik, hogy 5 mólszázaléknál nagyobb mennyiségű etilénesen telítetlen monomer már lényegesen lerontja az elválasztás hatékonyságát, továbbá 20 mólszázaléknál nagyobb mennyiségű ilyen monomer jelenlétében az elválasztás már lényegében nem végezhető el. Habár ez a kitanítás igaz a feldolgozási körfolyamat kezdeti szakaszára, meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy ez az eljárás nem alkalmazható a kinyerési folyamat későbbi, hígabb oldatokkal dolgozó szakaszaiban. A találmány tárgya új eljárás a timföldnek bauxitból, a Bayer-féle eljárással történő kinyerésénél melléktermékként keletkező vörösiszap flokkulálására. A találmány értelmében a feldolgozási folyamat első szakaszában egy hagyományos vörösiszap-flokkulálószert használunk, majd valamely későbbi szakaszban flokkulálószerként egy 35—75 mólszázalék akrilsavat vagy akrilátot és 65—25 mólszázalék akrilamidot tartalmazó kopolimer flokkulálószert használunk. Az első szakaszban alkalmazandó hagyományos flokkulálószerek a következők lehetnek : keményítő ; akrilsav vagy akrilát homopolimerjei ; akrilsav vagy akrilát kopolimerjei, amelyekben a kopolimer legalább 80 mólszázalék akrilsav vagy akrilát monomert tartalmaz; hídrolizált akrilamid monomerek; és ezek kombinációi. Az akrilátokon akrilsavsókat, így alkálifémsókat vagy ammóniumsókat értünk. Akrilsav vagy akrilát kopolimerek alkalmazásakor számos komonomer is alkalmazható, 20 mólszázalékig terjedő mennyiségben. A leggyakrabban használt monomerek közül a következőket említjük meg : akrilamid, metakrilamid, akrilonitril, akrilsav és metakrilsav rövidszénláncú alkilcsoportokkal alkotott észterei, vinil-metil-éter, metakrilsavsók, maleinsavanhidrid és sói, izcpropenil-acetát, itakonsav, vinil-acetát, alfa-metil-sztirol, fumársav, akonitsav, citrakonsav, az eddig felsorolt savak amidjai, alkálifémsói (például nátrium-, kálium- és lítiumsók) és ammóniumsói, továbbá különböző polikarbonsavak részleges alkilészter-amidjai és sói, vinil-toluol, klór-sztirol, vinil-formiát, etilén, propilén és izobutilén. A fenti komonomerek közül különösen azok az előnyösek, amelyek az etilénesen telítetlen szénliidrogéncsoport oldalláncán hidrofil csoportot hordoznak. Azok a monomerek, amelyek nem tartalmaznak ilyen hidrofil, oldódást elősegítő csoportot, kisebb mennyiségekben — a jelenlevő monomer teljes súlyára vonatkoztatva 1—5 súlyszázalék mennyiségben — alkalmazandók. Az akrilsawal vagy akrilsavsókkal együtt felhasználható egyéb monomerek közül megemlítjük még a következőket: szulfoetil-akrilát, karboxietil-akrilát, dietil-vinil-foszfonát, krotonsav és sói, vinil-szulfonát és sói, vinilalkohol és oldhatóságot elősegítő csoportokat, így szulfonátokat tartalmazó vinil-aril-szénhidrogének. A fentiekben felsorolt típusú homopolimerek vagy kopolimerek közül azok az előnyösek, amelyek molekulasúlya nagyobb 50 000-nél, még előnyösebben nagyobb 100 000-nél. A legkiválóbb additív polimerek molekulasúlya eléri a 10 milliót. A találmány szerinti eljárásban felhasználható keményítők közül a következőket említjük meg: burgonyakeményítő, kukoricakeményítő, tápiókakeményítő, amilóz, cirokkeményítő és más könnyen hozzáférhető keményítők. A lúgos feltárási körfolyamat első szakaszában használt hagyományos flokkulálószer megfelelő mennyisége a feldolgozás alatt levő bauxit specifikus összetételétől, az adott feldolgozási szakasz paramétereitől — például hőmérséklettől, pH-tól és szilárdanyag-tartalomtól —, valamint az alkalmazott vörösiszap-flokkulálószer(ek)től függ. Általában, ha keményítőt vagy keményítőtartalmú keverékeket használunk, a megfelelő hatást biztosító flokkulálószer mennyiség a száraz iszapmaradék 0,05—2,0 súly százalék a. Ha szintetikus polimereket vagy kopolimereket használunk, azok mennyisége álta-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
